机械设计课程设计一级斜齿轮链传动

1、东南大学精密机械课程设计说明书设计题目：链传动一级圆柱斜齿轮减速器学院：仪器科学与工程学院 专业：测控技术与仪器 学号： 姓名： 学号： 姓名： 指导老师： 时间：目录设计任务书3 传动系统的总体设计3 1 选择电动机类型3 2 确定电动机容量3 3 确定电动机转速比4 4 计算各级传动比和动力参数4 链轮的计算5 减速器齿轮传动的计算7 箱体的设计8 轴的设计计算10 1 高速轴的设计10 2 低速轴的设计12 选用键连接13 润滑与密封15 设计总结15、设计任务书1.1 原始数据：传送带工作拉力 ?/kN传送带速度 ?/m ?-1卷筒直径 ? ?/mm80.753401.2 工作条件 带

2、式传送机连续单向运转， 载荷变化不大， 空载启动， 室内工作， 有粉尘， 采用交流电， 两班制工作。1.3 传动方案 选择链传动的含有一级闭式斜齿轮减速器的传动系统。、传动系统的总体设计2.1 选择电动机类型 根据要求的工作条件， 宜选择 Y系列三相交流电动机。 此种电动机具有高效、 节能、 振 动小、噪声小和运行安全可靠的特点。2.2 确定电动机的容量 工作机所需功率 ?(Kw)由机器的工作阻力和运动参数确定，且： ? ?=? 1000? 9550? 式中， ?工作机的阻力( N )；?工作机的线速度 (m?-?1 ) ； ?工作机的阻力矩 (N?m)；?工作机的转速 (r?-?1 ?) ；

3、 ?工作机的效率，对于带式传送机，一般取?=0.940.96 ，此处取?=0.96 代入数据得?=8000 ?0.751000 ?0.96= 6.250?从电动机到滚筒主轴之间的传动装置的总效率?为：?= ?链 ?轴承 ?齿轮 ? ?联轴器其中，开式链传动效率 ?链 = 0.92 ，一对滚动轴承效率 ?轴承 = 0.99 ， 7 级精度(稀油润滑)的圆柱齿轮传动效率 ?齿轮 = 0.98 ，联轴器的效率 ?联轴器 = 0.99 ，代入：?= 0.92 ? 0.99 3 ? 0.98 ? 0.99 = 0.866 电动机所需功率为：? 6.250?0 = ?= 7.217?0 ? 0.866电动

4、机的额定功率范围按下式计算：? = (11.3)?0 = (7.2179.382)Kw2.3 确定电动机的转速比 工作机卷筒的转速 ?为：?=60 ? 1000 ?60 ?1000 ?0.75? 340r ? ?-?1 ?= 42.13r ? ?-?1 ?取开式链传动的传动比为 24 ，圆柱斜齿轮传动比为 35 ，则总传动比范围为 620 ， 故电动机转速范围为：?=72042.13= 17.09?= (620 ) ? 42.13r ?-?1?= (252.78842.6)r ? ?-1? 符合这个转速范围的同步转速有750 r ?-?1?一种，结合额定功率范围，只有一个可选方案：电动机型 号

5、额定功率 (kW)同步转速(r ? ?-?1 ?)满载转速 (r ? ?-?1 ?)质量 (kg)总传动 比Y160L-87.575072015017.092.4 计算各级传动比和动力参数 总传动比为：取链传动的传动比为?链? = 3.0 ，则两级齿轮减速器的传动比为：5.70? 17.09?齿?轮 = ?链? = 3.0各轴转速：?电动机轴 = ? = 720.00r ? ?-?1 ?电动机轴720?=r ? ?-?1 ?= 240.00r ? ?-1?链?3.0? 240.00 -1 -1?=r ? ?-1?= 42.11r ? ?-1? ?齿?轮5.70筒轴 = ?= 42.11r ?

6、?-1?各轴功率：?电动机轴 = ?0 = 7.22?= ?电动机轴 ?链 = 7.22 ? 0.92?= 6.64Kw?= ?x? ?齿轮? ?轴承 = 6.64 ? 0.98 ? 0.99?= 6.44Kw?联轴器 =6.44 ?0.99 ? 0.99?= 6.32Kw各轴转矩：?电动机轴 = 9550?0?y?=?9550 ?y?=9550 ?6.4442.11?m =1460.51? ?m9550 ?7.22720 ?m= 95.77? ? m? 9550 ?6.64?x?= 9550 ?x?= 955024?06.64 ?m = 264.22?m?卷筒轴 9550 ?6.32?卷筒轴

7、 = 9550 ?卷筒轴 = 955402.?116.32 ? m = 1433.30?m将各参数整理列表：参数电动机轴x 轴（高速轴）y 轴 （ 低速轴 ）卷筒轴转速 r ? ?-1?720.00240.0042.1142.11功率 kW7.226.646.446.32转矩 ?m95.77264.221460.511433.30传动比3.005.701.00效率0.920.970.98三、链轮的计算3.1 选择链传动的齿数 ?1?、 ?2?由经验公式：?1?= 29- 2i = 29- 2?3= 23?2? = i?1 = 3 ?23 = 693.2 计算功率（ kW ）?传递功率 , 7.

8、44kW?工作情况系数，查表4.3 得 ?= 1.0?小链轮系数，查表4.4 得?= 1.23?链排数系数，单排链? = 1?=? ? ?3.33.43.5代入： ?= 9.15 Kw确定链节距、链号由?和小链轮转速 ?1 = 720 r ? ?-1?,查图 4.10得为 12A 滚子链，链节距：p=19.05mm计算链节数 ?和中心距 a初定中心距为 ?0 = 40?=2?0 ?1?+ ?2? ? ?1?+ ?2? 2?+ 2 + ?0( 2? )代入： ?= 131.36 ，取 ?= 132 节。修正中心距：?a= 4 (?-代入： a = 864mm验算链速?1?1?v=60 ?1000

9、?1?+ ?2?) + (?- ?1?+2 ?2?) + 8 (?1?2+?2?) 23 ? 19.05 ? 720 -1 -1 m ?-1 = 5.26m ?-1 60 ?1000为了控制链传动的动载荷和噪声不致过大，限制3.6 润滑方式和标记由 v 和链号查图 4.12 ，应该采取油浴或飞溅润滑 单排 12A 滚子链，v<15 m ?-1 ,此处满足要求。节距 p=19.05mm ，节数 132 ，标记为：12A - 1 ?132 GB1243.1 - 833.7 链轮的主要尺寸分度圆直径：?d=180°?代入:?1 = 139.90?,?2 = 418.55 齿顶圆直径（

10、采用三圆弧一直线齿形） ：?= ?(0.54 +180° ? ) ?代入：?1=148.89?,?2= 428.40?齿根圆直径：?代入：滚子外径，?= ?- ? 查表 4.1 得?= 11.91?1=127.99?,?2= 406.64?四、减速器齿轮传动的计算4.1. 选择材料及许用应力 为使结构紧凑， 采用硬齿面， 小齿轮用 20CrMnTi ，渗碳淬火， HRC59,；大齿轮用 45钢， 表面淬火， HRC48.由图 5.33 齿轮的接触疲劳强度曲线和图 5.34 齿轮的弯曲疲劳极限曲线， ?=?1 1500? ? ?-2 , ?=?1 430? ? ?-2 ， ?=?2 1

11、150? ? ?-2 , ?=?2 340? ? ?-2 .许用接触应力：H1 = 0.9?=?1 0.9 ?1500 ? ? ?-2 = 1350? ? ?-2H2 = 0.9?=?2 0.9 ?1150 ? ? ?-2 = 1035? ? ?-2 许用弯曲应力： F1 = 0.7?=?10.7 ?430 ? ? ?-2 = 301? ? ?-2 F2 = 0.7?=?20.7 ?340 ? ? ?-2 = 238? ? ?-24.2 按齿根弯曲强度初估模数 初选：=15 °，由表 5.18，取中心距系数 ? ?=12.4. 硬齿面闭式传动，取 ?1?= 20, ?2?= ?1?=

12、 20 ? 5.7 = 114.由表 5.19，平稳工作，中等冲击，取载荷系数 K=1.4 ；由表 5.21，不对称布置， 硬齿面，取齿宽系数 ?= 0.7.当量齿数：?1=?1?20?3?°= 22?3?1?5°?2? =114?2 =?3?= 127?3?1?5? °由图 5.35， ?1= 4.30, ?2= 3.96, ,?1 4.30?1= 0.0143 F1301?2 3.96?2= 0.0166 F2 238 以上取较大值 0.0166.初估模数：3 ?1?1?2H=12.4 ? 1.4 ? 264.22 ?260 = ? 0.0166 ?= 3.4

13、7?0.7 ?20 2取： ?=3.5mm 。4.3 确定参数计算主要尺寸 中心距：?3.5a=(?1?+ ?2?) =(20 + 114 ) ?= 260.20?2?2?°15取： a = 260mm ,求螺旋角：0.90?=? ?( ?1? + ?2?)3.5 ? ( 20 + 114)= 25.59?1 = ?1? = 3.5 ?20 ?= 77.78?2 =? ?14°.07?2? 3.5 ? 114= ?= 443.33? ?14.°07齿顶圆直径：?1? 20?1 =?( 1 +2?)? = 3.5 ? (+ 2 ?1) ?= 84.78?14

14、6;.07分度圆直径：114?2 = ?( ?2? + 2? ?)? = 3.5 ?(+ 2 ?1) ?= 450.33?2?14°.07齿根园直径：?1? = ?1?2? ?- 2?) = 3.5 ?( 20 - 2 ?1 - 2 ? 0.25) ?= 69.03? ?14°.07?2? ? 114?2? = ?( 2 - 2?- 2?) = 3.5 ( - 2 ?1 - 2 ? 0.25) ?= 434.58? 2?14°.07齿宽：b = ?1 = 0.7 ? 77.78? = 54.45? ?取： ?2?= 54mm ,?1 = ?2?+ (35 )?=

15、(5759 )?取： ?1?= 58?.4.4 校核齿面接触强度由表 5.18，= 25.59 °查得：? ?= 447齿面接触应力：H=?3?(?+ 1)32?1?2?4473?(5.7 + 1)3 ?1.4 ? 2264.22 ?-25.7 ?54 ?260 2= 691.06? ? ?-2因H < minH1,H2 = 1035? ? ?-2 ,所以齿面接触强度满足要求。五、箱体的设计5.1 箱体壁厚箱座 = 0.025a + 1 = ( 0.025 ?260 + 1)mm = 7.5mm ,取 8mm箱盖 ?= ?. ?+a ?= ( ?. ? ?+?)? = ?. ?

16、，取 8mm 5.2 凸缘：箱盖凸缘厚度 b1 1.5 1 12mm ，箱座凸缘厚度 b 1.5 12mm，箱座底凸缘厚度b2 2.5 20mm 。5.3 螺钉及螺栓：地脚螺钉直径 ?= 0.036?+ 12 = 21.36?；地脚螺钉数目： n 4(a 250) ；轴承旁 连接螺栓直径?1= 0.75?= 16.02?；盖与座连接螺栓直径?2 = (0.50.6)?= 11.748?；连接螺栓 d2的间距 l 120mm(150 l 200) ；轴承端盖螺钉直径 ?3 = ( 0.40.5 )?= 9.612?；视孔盖螺钉直径 ?4 = ( 0.30.4 )?= 7.476?；定位销直径 d

17、 = (0.70.8 )?2 = 8.811?(取整得 9)5.4 螺钉螺栓到箱体外避距离：查表得：df、d1、d2 至箱体外壁距离为：C1, f26mm,C1,1 22mm,C1,2 16mm ；df 、 d1、d2 到凸缘边缘距离： C2, f24mm,C2,120mm,C2,2 14mm ；轴承旁凸台半径：R1,f C2,f 24mm, R1,2C2,214mm；箱体外壁至轴承端面距离：l1 C1,1C2,1 (5 : 10) 22 20850mm。5.5 箱体内部尺寸：大齿轮齿顶圆与箱体内壁距离1 10mm( 1 1.2 ) ；齿轮端面到箱体内壁的距离2 10 mm ( 2 ) ( 增

18、 加 散 热 ) ； 箱 盖 、 箱 座 肋 厚 m1 0.85 1 6.8mm,m 0.85 6.8mm 。5.6 视孔盖由于单级减速器中心距为 231mm ，故查表得： 视孔盖长 l1 120mm ，横向螺栓分布距离 l2 105mm ，视孔盖宽 b1 90mm ，纵向螺栓分布距离 b2 75mm ，螺栓孔直径d 7 ，孔数 4 个。5.7 其中吊耳和吊钩吊耳环的结构设计：根据表 11-3 中的推 荐设计公式 知：吊耳肋 厚度为b(1.8: 2.5) 1 2.5 820mm ，吊耳环孔径为db20 ，倒角为R(1:1.2)d1.2 20R24 ，吊耳环空心到箱体外壁距离为e(0.8: 1)

19、d20mm。吊钩的结构设计：吊钩长 KC1 C216 1430mm ，吊钩高H0.8K24mm，吊 钩 内 深 h 0.5H 12mm ， 吊 钩 内 圆 半 径 r 0.25K 7.5mm ， 吊 钩 厚 度 b (1.8: 2.5) 2.5 8 20mm 。六 轴的设计6.1 高速轴的设计6.1.1 选择轴的材料、热处理方式： 由于无特殊要求，选择最常用材料 45 钢，调制处理。查【 1】表 14-1 得知：硬度： 217: 255HBS ；强度极限： B 650MPa ；屈服极限： s 360MPa ；弯曲疲劳极限： 1 300MPa 。查表得：弯曲需用应力（静） 1b 60MPa 。6

20、.1.2 按转矩初步估算轴伸直径，取 C=110处安装轴承端盖， d3 处安装一号轴承与套筒， d4 处安装小齿轮， d7 处安装二号轴承）1） 径向尺寸根据常用结构，取 ?1 = ?=? 35?；取倒角倒圆 1mm ，故取= ?1 + 1.5 ?2 = 38?，此先选轴承为 6208 型号轴承（无轴向力，故选深沟球轴?2承，直径系列选 2号 轻 系列；为便于安装及轴上尺寸基准， 选08 号内径），查【3】 表 16-1 知所选轴承内径为 40mm ，且轴承宽度 B 18mm，故取 d3 40mm ；为方便 加工测量，取 d4 45mm （此也为小齿轮内 孔直径）；查表得安装直 径 47mm

21、da 52.8mm ，故查 表选取 “套筒 40 50 25 GB / T 2509 1981 ”， 故 da 50 mm ；对齿轮内孔倒角 1.6mm ，故取 d5 d4 （1.6 1.5） 2 51.2mm （取 52mm ）;由于对称分布故 d7 d3 40mm， d6 da 50mm。2） 轴向尺寸：根据大带轮的内孔宽 L （1.5: 2）ds （1.5: 2）d1 1.5 20 45mm ，为防止由于加 工误差造成的带轮晃动，取 x1 42mm ；为防止箱体内部润滑油渐到轴承上冲走润滑 脂，将轴承与箱体内壁距离取大于 8mm （由于所选套筒长度 25mm ，故轴承断面到箱 体内壁的距

22、离取 15mm ），为适宜齿轮传动时散热， 取齿轮距箱体内壁为 8: 10mm（此 取 10mm ）,故有 x3 10 15 B 43mm ；套筒档齿轮时 ?4 = ?1?- 3?= 55?，为 保证精度取， 故同时将 x3修正为 x3 45mm；轴环取 5: 8mm，故取 x5 5mm ；由于 安装时齿轮箱体轴承均对称分布，取 x6 10 15 x5 20mm ， x7 B 18mm （包 括越程槽尺寸） ；轴承到端盖内壁的距离 x' l115 B 25mm ，前所选轴承端盖螺钉 d3 M 8知：由【 2】11-10 中公式得轴承端盖厚度 e 1.2d3 9.6 mm ，查【 2】

23、表 3-9 可取 A 级 M8 非全螺线 l 40mm的螺栓（即 GB / T 5782 M 8 40 ）此时取端 盖 到 大 带 轮 的 扳 手 空 间 为 x'' l K （3: 5mm） 48mm ， 此 时 取 x2 x' e x'' 9.6 48 25 83mm 。6.2 低速轴的设计6.2.1 选择轴的材料、热处理方式： 由于无特殊要求，选择最常用材料 45 钢，调制处理。查【 1】表 14-1 得知：硬度： 217: 255HBS ；强度极限： B 650MPa ；屈服极限： s 360MPa ；弯曲疲劳极限： 1 300MPa 。 弯曲需

24、用应力（静） 1b 60MPa 。6.2.2 按转矩初步估算轴伸直径3 ?=? ?=3 6.44110 ? ?= 58.82mm42.11考虑键连接以及与十字键槽相匹配，取d1' 60mm6.2.3 轴的结构设计：根据低速轴上所需安装的零件，可将其分为 7 段，以 d1、d2、d3、d4、d5、d6、d7 表示各段的直径，以 x1、 x2、 x3、 x4、 x5、 x6、 x7表示各段的长度。 （ d1处安装联轴器，d4处安装大齿轮， d7 处安装四号轴d2处安装轴承端盖， d3 处安装三号轴承与套筒，承）其轴孔直径1） 径向尺寸：联轴器的初步选择： 根据低速轴的计算转矩与转速查表可选

25、用凸缘联轴器，为 50 ，深孔长度为 L 112mm。根据上所选联轴器， 取 ?1 = 60?；根据密封毡圈的标准， 取?2 = 65mm ；根据此处尺 寸选择 6212 型号轴承（查表知所选轴承内径为 70mm ，外径为 110mm ，且轴承宽度 B 22mm ）， 故取?3 = 70?； 为方便 测量取 ?4 = 75?； 查表得 安 装直 径69mm da 76mm ，故查表选取“ 套筒 60 70 40GB/T2509 1981 ”，故? ?=18 :30,RC1mm75?；查【 2】1-27 知倒角倒圆推荐值为：30 :50,RC1.6 mm ，故 70 孔（大50 :80,RC2m

26、m齿轮）倒角推荐值为 2mm ，故取?5 = ?4+ 3.5?2= 82?；为对称分布，故取?6 = ?= 75?， ?7 = ?3 = 70?。2） 轴向尺寸： 根据上定箱体两内壁间的宽度可算得大齿轮到箱体内壁的距离为12.5mm, 为防止箱体内部润滑油渐到轴承上冲走润滑脂，将轴承与箱体内壁距离取大于 8mm （为套筒尺寸此取 27.5mm ），故有 x3 12.5 27.5 B 62mm ；套筒档齿轮时， 为保证精度取 ?4 =?2?- （23 ） ?= 55mm ，故同时将 x3修正为 x3 64mm ；轴环取 5: 8mm ，故取 x5 5mm ；由于安装时齿轮箱体轴承均对称分布，取

27、x6 12.5 27.5 x5 35mm ， x7 B 22mm （ 包 括 越 程 槽 尺 寸 ）； 轴 承 到 端 盖 内 壁 的 距 离 x' l127.5 B 8.5mm ，由于轴承外径为 110mm 故，选端盖螺钉为 M10，由【2】11-10 中公式得轴承端盖厚度 e 1.2d3 12mm ，查【 2】表 3-9 可取 A级 M8 非 全螺线 l 40mm的螺栓（即 GB/T5782M 10 40 ）此时取端盖到大带轮的扳手空间 为x'' l K （3 : 5mm） 50mm ， 故 此 取x2 x' e x'' 8.5 12 50

28、70mm ，由上选联轴器可知 x1 L 112mm 。七、键的设计根据工程经验，此处无特殊要求，故均选用 A 型平键连接。7.1 带轮处键连接：L 系列选取 L 36mm ，即由于此处轴径为 30mm ，查【 1】表 10-9 得：选用 b 8mm,h 7mm，L 18: 90mm， 由于此处转矩不大，选取铸铁为材料，故由表下的键 8 36 GB / T1096 2003。对平键进行强度校核：查1 】表 10-10得其许用挤压应力为 p 50: 60MPa (轻微冲击，根据1】式 10-26 得4T4 137.35pp dh(L 2b)30 7 (36-2 8)0.1308MPa p ，故符合

29、要求。7.2 小齿轮处键连接：由于此处轴径为 45mm ，查【 1】表 10-9 得：选用 b14 mm, h 9mm ，L36: 160mm ，由于此处转矩不大，选取铸铁为材料，故由表下的系列选取 L90mm ，即键 14 90 GB / T1096 2003。对平键进行强度校核：查【 1 】表 10-10得其许用挤压应力为 p 50:60MPa (轻微冲击，根据1】式 10-264Tp dh(L 2b)4 137.3545 9 ( 90-2 14)0.0219MPa p ，故符合要求。7.3 大齿轮处键连接：由于此处轴径为 65mm ，查【 1】表 10-9 得：选用 b18 mm, h1

30、1mm ，L50: 200mm，由于此处转矩不大，选取铸铁为材料，故由表下的系列选取 L80mm ，即键 18 80 GB / T1096 2003。对平键进行强度校核：查【 1 】表 10-10得其许用挤压应力为 p 50:60MPa (轻微冲击1】式 10-264TIIp dh(L 2b)4 516.2965 11 ( 80-2 18)0.0656MPa p ，故符合要求。7.4 联轴器处键连接：由于此处轴径为 50mm ，查【 1】表 10-9 得：选用 b14 mm, h 9mm ，L36: 160mm ，由于此处转矩不大，选取铸铁为材料，故由表下的L 系列选取 L100mm ，即键14 100 GB / T10962003。对平键进行强度校核：查【1 】表 10-10得其许用挤压应力为 p 50:60MPa (轻冲击)，根据1 】 式 10-264TIIdh(L 2b)4 516.2950 9 ( 100-2 14)0.0637 MPa p ，故符合要求。八、润滑与密封8.1润滑方式的选择(1)因为此减速器为闭式齿轮传动，且为斜齿圆柱齿轮传